Ingeniería genómica bacteriana a partir del genoma mínimo

Biotecnología y biología molecular

Ingeniería genómica bacteriana a partir del genoma mínimo
Los estudios que buscan definir el genoma mínimo abren amplias perspectivas para el diseño de microorganismos adecuados a nuestras necesidades, sin dejar de lado la consideración de los riesgos asociados.
Gustavo Santoyo Pizano y David Romero Camarena

C

uando se publicó por primera vez en 1816la novela Frankenstein, de Mary Shelley, el mundo se aterrorizó por la idea de crear vida de forma “no natural”. Sin embargo, se pensó que eso sólo podría pasar en la fantasía. Hoy los científicos tienen interés en crear vida a partir de un genoma mínimo. En los siguientes párrafos, trataremos de explicar en qué consiste esta nueva idea, profundizando un poco en aspectos técnicos y esperando dejarla semilla del debate y la discusión de lo que será en el futuro una realidad. Se dice que para entender la biología completa de un organismo se debe conocer la secuencia total de su genoma, que es el conjunto de todos sus genes. Por eso se ha dado una carrera por secuenciar la mayor cantidad de genomas posible, y en especial, los de interés humano. Esto entraña conocer el orden (la se-cuencia) en la que aparecen las cuatro bases nucleotídicas (guanina, citosina, timina y adenina) que constituyen la molécula del ácido desoxirribonucleico, o ADN. Es este ordenamiento y su traducción a secuencias de proteínas el responsable de las características biológicas de un organismo. El primer genoma secuenciado fue el del virus bacteriano fX174, por Fred Sanger (inventor de la técnica desecuenciación y ganador de dos premios Nobel) y sus colaboradores en 1977. Posteriormente, se secuenciaron otros genomas de organelos celulares que tienen sus propios genes, como mitocondrias y cloroplastos. Sin embargo, fue hasta 1995 que se secuenció por primera vez un organismo de vida libre, la bacteria Haemophilus influenzae Rd. Esta bacteria contiene 1 830 137 bases en su genoma. A partir de esemomento y hasta ahora se han secuenciado decenas de genomas, incluyendo la mayor parte del genoma humano, y la cifra sigue creciendo. Los genomas de bacterias que se han secuenciado tienen diversos tamaños. El más grande conocido hasta ahora es el de la bacteria fijadora de nitrógeno Mesorhizobium loti, distribuidos en un cromosoma, que mide 7 millones de bases (7 mil kiloba-

54 ciencia

•julio-septiembre 2004

Ingeniería genómica bacteriana a partir del genoma mínimo

ses) y dos plásmidos de 350 y 208 kilobases). Por el contrario, el más pequeño secuenciado es el de Mycoplasma genitalium, que contiene tan sólo 580 kilobases en su genoma, en las cuales encontramos 480 genes que codifican para proteínas y 37 genes que producen ácido ribonucleico (ARN). Esto convierte a M.genitalium en el organismo secuenciado autorreplicable con menos genes: el genoma de M. loti es quince veces más grande. Sin duda el genoma tan compacto de M. genitalium es sorprendente, pero recientemente se publicó en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences un artículo donde se presenta un análisis de nueve genomas de Buchnera spp. Esta bacteria es un endosimbionte obligado deáfidos (pulgones); es decir, el pulgón requiere que las bacterias vivan dentro de sus células. Se encontró una gran diversidad en el tamaño de sus genomas: algunas cepas poseen un genoma de sólo 450 kilobases, aún más reducido que el de M. genitalium. Habrá que esperar para conocer la secuencia completa de su genoma, que traerá nuevos indicios sobre el conjunto de genes necesario para la vida de unendosimbionte. Todo esto ha llevado a diversos científicos a preguntarse si todos los genes que contienen estas bacterias son esenciales para vivir y reproducirse. Si no todos son esenciales, ¿cuáles lo son?, ¿cuál es el conjunto mínimo de genes con el cual puede vivir una célula? En resumen, ¿cuál es el genoma mínimo?

EL GENOMA MÍNIMO

El genoma mínimo en general se define como el grupo más...